به‌تازگی دانشگاه ایالتی پن، روش جدیدی برای اتصال مولکول‌های آلی حساس به نور، به سطوح فلزی ابداع کرده‌‌اند که در آن این مولکول‌ها اجازه می‌یابند، تا بین دو شکل فضایی متفاوت تغییر حالت دهند. این تغییر حالت در پاسخ به تابش طول‌موج‌های متفاوت نور رخ می‌دهد. از آنجایی که تغییر حالت‌های مذکور بازگشت‌پذیر بوده و بدون تماس مستقیم قابل کنترل هستند، این روش می‌تواند کاربردهایی داشته باشد که در مقیاس مولکولی قابل کنترل هستند.
ساخت نانوکلیدهای بازگشت‌پذیر دارای نیروی محرکه نور
به‌تازگی دانشگاه ایالتی پن، روش جدیدی برای اتصال مولکول‌های آلی حساس به نور، به
سطوح فلزی ابداع کرده‌‌اند که در آن این مولکول‌ها اجازه می‌یابند، تا بین دو شکل
فضایی متفاوت تغییر حالت دهند. این تغییر حالت در پاسخ به تابش طول‌موج‌های متفاوت
نور رخ می‌دهد. از آنجایی که تغییر حالت‌های مذکور بازگشت‌پذیر بوده و بدون تماس
مستقیم قابل کنترل هستند، این روش می‌تواند کاربردهایی داشته باشد که در مقیاس
مولکولی قابل کنترل هستند.
این فناوری از جمله فناوری‌هایی است که پیش‌بینی می‌شود زمینه‌ساز توسعه موتورهای
مولکولی، ماهیچه‌های مصنوعی و الکترونیک مولکولی باشند. در این روش از تغییر شکل یک
مولکول آزوبنزن در اثر تابش نور بهره گرفته می‌شود و به این شکل، امکان دستیابی به
دو شکل فضایی متفاوت فراهم می‌شود. مولکول آزوبنزن دارای پلی، متشکل از دو اتم
نیتروژن است که از طریق یک پیوند دوگانه به یکدیگر متصل شده‌اند. هر کدام از مولکول‌های
نیتروژن به نوبه خود به یک حلقه بنزن متصل گشته‌اند. با تابش نور فرابنفش، این دو
حلقه بنزن به‌سمت مولکول‌های نیتروژن متمایل شده(حالت cis)، با تابش نور مرئی، به‌سمت
مقابل حرکت می‌کنند(حالت trans).
با جذب انرژی از سوی مولکول در اثر تابش نو ـ در فرایندی به نام فوتوایزومراسیون ـ
تغییر وضعیت بین حالت‌های cis و trans ممکن می‌شود. فوتوایزومراسیون بنزن به‌خوبی
در محلول رخ می‌دهد؛ اما به‌منظور ایجاد یک کلید مولکولی مناسب یا جزئی از یک موتور،
این مولکول باید به یک سطح متصل شود. پاول ویز، سرپرست این گروه تحقیقاتی، در این‌باره
گفت:«به‌منظور رفع مشکل فوتوایزومراسیون بازگشت‌پذیر مولکول‌ها روی سطوح، ما یک «افسار»
ظریف طراحی کرده‌ایم که این مولکول‌های عملکردی را از یکدیگر و از سطح فلزی جدا می‌کند.
ما این مولکول‌های مهارشده را در یک ماتریس احاطه‌کننده بر روی یک تک‌لایه
خودآراشده جداسازی نمودیم. این جداسازی به کمک میکروسکوپ تونلی پیمایشگر با دقت
مولکولی تأیید شده‌است.»
هنگامی که در یک میکروسکوپ تونلی پیمایشگر ویژه، نور فرابنفش به این مولکول‌های
مهارشده تابیده می‌شود، مولکول‌ها از حالت trans به حالت فشرده‌تر cis تغییر وضعیت
می‌دهند. این کلیدزنی از طریق کاهش ارتفاع مولکول در روی سطح احاطه‌کننده، تأیید شد.
علاوه بر این محققان مذکور دریافتند با تابش نور مرئی، گذار معکوس به حالت trans
رخ می‌دهد.
ویز اشاره کرد که این پیشرفت تحقیقاتی، نخستین گام در طراحی افزاره‌ای است که
بتواند از طریق چنین تغییر مولکولی‌ای راه‌اندازی و فعال‌سازی شود. به‌منظور ساخت
افزاه‌ای چون یک موتور راه‌اندازی‌شونده با یک کلید و یا دارای نیروی محرکه
نانومقیاس، هماهنگی حرکت مولکول‌های مختلف و تولید قطعات متحرک با ترتیبی مشخص لازم
است.
نتایج این تحقیق در مجله Nano Letters منتشر شده‌است.
